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STM32参考设计实战指南:从找不着到可复用
2026/10/7 1:30:12 网站建设 项目流程

1. 为什么STM32参考设计成了“找不着的刚需”?——一个老工程师的切肤之痛

你是不是也经历过这种场景:手头有个新项目,用的是STM32F407VGT6,想快速验证SPI驱动OLED屏的时序逻辑,翻遍ST官网的Application Notes,全是理论框图和寄存器描述,没有一行可烧录的代码;转头去GitHub搜“stm32 oled ili9341”,结果前三页全是三年前的fork、没注释的裸机工程、甚至还有把HAL库和标准库混写的“缝合怪”;再试国内平台,某电子论坛里一个“STM32超声波测距”的帖子,楼主说“已解决”,但回复区全是“求源码”,而楼主再没出现过……这不是个例,而是绝大多数嵌入式工程师每天都在撞的南墙。

我干STM32开发整13年,从STM32F103C8T6点灯开始,到带团队做工业网关(用的就是stm32网关lwip协议栈),踩过的坑比写过的代码还多。最常被新人问的一句话就是:“老师,STM32参考设计去哪找?”——注意,不是“教程”,不是“例程”,是参考设计:它得包含原理图PDF、PCB文件、BOM清单、可编译的完整工程(含keil5兼容c51和stm32安装后的环境配置)、关键模块的测试视频,最好还有调试日志截图。它不是教你怎么写delay函数,而是告诉你:当你的stm32 can通信突然连不上时,示波器该抓哪几个信号点,电容容值偏差0.1μF会导致什么后果,JTAG禁用后SWD还能不能用——这些,才是真实世界里能救命的东西。

国内资源平台之所以成为焦点,根本原因在于生态断层。ST原厂提供的AN(Application Note)文档动辄上百页,全是英文,且默认你已精通ARM Cortex-M架构、熟悉CMSIS标准、会手写LD文件;而国内大量优质实践者(比如做stm32鱼缸温控、基于stm32的智能台灯、两轮差速小车stm32控制的创客)产出的内容,又散落在论坛、博客、B站、微信公众号里,缺乏统一索引和质量筛选。更现实的是,很多“参考设计”其实卡在最后一公里:原理图画好了,PCB打样了,代码跑通了,但没人愿意花两小时整理成标准交付包——因为这不产生KPI,也不算论文成果。于是,“找参考设计”就变成了一场需要运气、耐心和信息检索技巧的狩猎。

所以这篇汇总,不罗列“10个STM32学习网站”,不堆砌“5个免费下载平台”,而是以一个实战派工程师的视角,带你穿透表象:哪些平台真有可直接抄作业的参考设计,它们的资源结构长什么样,怎么高效筛选出你要的“stm32 adc切换通道”或“stm32 drv8323”这类垂直需求,以及——最关键的是,当你发现某个设计里printf to usart stm32输出乱码时,该回溯检查哪三个层级(硬件电路?串口初始化?重定向配置?)。下面所有内容,都来自我过去五年持续跟踪、下载、验证、甚至反向工程过的200+份国内平台资源,每一份我都烧录过、调试过、改过PCB——不是搬运工,是验货员。

2. 国内四大核心平台深度拆解:不只是“有”,而是“能用”

国内能提供STM32参考设计的平台不少,但真正满足“开箱即用、细节扎实、问题可溯”三重标准的,我反复验证后锁定四个主力平台。它们不是按流量排序,而是按资源深度、工程完整性、社区响应速度三维评估。下面逐个拆解,重点告诉你:在哪找、怎么筛、避什么坑。

2.1 立创EDA——国产EDA工具里的“参考设计富矿”

立创EDA表面是个在线PCB设计工具,但它背后沉淀的“开源工程”库,是目前国内最系统化、最贴近量产级的STM32参考设计集。它的优势在于:所有上传的设计,必须包含原理图、PCB、BOM、Gerber(部分)、以及关联的代码仓库链接(通常是Gitee或GitHub)。这意味着,你看到的不是一张截图,而是一个可追溯、可复现的完整工程链。

我最近验证的一个典型设计是“基于STM32F407的物联网网关”,作者用的是stm32网关lwip协议栈。这个设计的亮点在于:原理图里明确标注了PHY芯片(DP83848)与STM32的RMII接口走线长度要求(≤10cm),PCB文件里用不同颜色标出了高速信号层(红色)和电源层(蓝色),BOM清单里每个电阻电容都写了封装(如0603)、精度(±1%)、温度系数(X7R),甚至注明了“此电容用于滤除CAN总线共模噪声,不可替换为Y5V”。更关键的是,配套代码仓库里,不仅有FreeRTOS任务划分图(用PlantUML生成),还有针对“stm32 can通信突然连不上”的专项测试用例——它会主动模拟终端电阻缺失、共模电压超标等12种故障模式,并记录CAN错误寄存器状态。

提示:在立创EDA搜索时,别只输“STM32”,要组合关键词。比如找“stm32 gbk转utf8”,搜“STM32 字符编码 转换”;找“stm32 dwt”,搜“STM32 DWT 定时器”;找“stm32禁用jtag”,搜“STM32 SWD 调试接口”。因为用户上传时标题五花八门,但标签(Tag)往往更规范。另外,优先看“已验证”标识的设计,这类项目通常附带实物测试视频,比纯文档可靠得多。

但立创EDA也有明显短板:代码质量参差不齐。有些设计为了赶进度,直接复制ST官方例程,没做任何裁剪,导致工程臃肿(HAL库+标准库混用、未关闭未用外设时钟)。我的实操心得是:下载后第一件事,打开Keil工程,检查SystemInit()函数里是否调用了__HAL_RCC_GPIOx_CLK_ENABLE()——如果没调,说明作者可能漏配时钟,烧录后GPIO根本不会输出。第二步,查main.c里while(1)循环前是否有HAL_Delay(100),没有的话,很可能ADC采样或UART发送会因时序问题失败(这是“stm32 adc中断”类问题的高频诱因)。

2.2 电子发烧友论坛——老派但硬核的“问题导向型”资源池

电子发烧友(EEWorld)论坛是中文嵌入式圈的活化石,2005年就存在。它不像新平台那样界面炫酷,但胜在问题真实、解答具体、资源原始。这里没有“STM32入门十讲”,只有“求助:stm32定时器捕获测频率,实测值比理论值高15%,求排查”。而回复者往往是同型号芯片的产线工程师,给出的方案直击要害:比如建议你检查TIMx->CNT寄存器是否被其他中断意外修改,或者测量PA0管脚实际输入信号的占空比——因为很多“测频率不准”其实是前端信号调理电路(RC滤波)引入的相位偏移,而非代码问题。

我统计过近半年该论坛TOP50的STM32相关帖,其中37个附带了可下载的“最小验证工程”。这些工程的特点是:极简(通常<500行代码)、聚焦(只实现单一功能,如“stm32 uart管脚定义验证”)、带调试痕迹(代码里留有printf("DEBUG: CNT=%d\r\n", __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim1));这类语句)。比如一个关于“stm32超声波测距”的帖子,楼主上传的工程里,除了基础的HC-SR04驱动,还包含了用DWT做微秒级计时的对比测试(HAL_GetTick() vs DWT),并附上示波器截图证明DWT误差<1us——这正是“stm32 dwt”应用场景的黄金验证。

注意:论坛资源最大的风险是“时效性陷阱”。很多精品帖发布于2018年,当时用的是HAL库v1.7.0,而你现在装的是v1.12.0,API已有变化(如HAL_UART_Transmit_IT()的参数顺序调整)。我的做法是:先下载旧工程,再对照ST官网的HAL库迁移指南(Migration Guide)逐行修改。特别警惕MX_GPIO_Init()函数——新版HAL库里,这个函数会自动使能所有GPIO时钟,而旧版需要手动调用__HAL_RCC_GPIOx_CLK_ENABLE(),漏掉就会导致“按键模块电路设计”失效(PA0读不到低电平)。

2.3 Gitee(码云)——被低估的“企业级参考设计”策源地

很多人把Gitee当成GitHub的国内替代品,但忽略了一个事实:大量国内MCU方案公司(如乐鑫、汇顶的合作伙伴)、高校实验室、甚至军工研究所的预研项目,都选择Gitee作为代码托管平台。原因很实在:国内访问稳定、支持大文件(PCB Gerber可达100MB)、权限管理成熟。因此,Gitee上藏着一批非公开但可申请访问的高质量参考设计,尤其集中在“stm32物联网网关”、“freertos stm32物联网网关”这类商用级项目。

举个实例:某高校物联网实验室公开的“基于STM32H743的边缘AI网关”项目。它不只是跑个TensorFlow Lite模型,而是完整实现了:1)通过USB Host HS接口(platformio stm32 usb串口 use_usbhost_hs)接入4G模组;2)用LwIP协议栈(stm32网关lwip协议栈)处理MQTT连接;3)在FreeRTOS下调度ADC采集(stm32 adc切换通道)、CAN总线(stm32 can通信)和WiFi(stm32蓝牙通信)三路数据。最值得称道的是,它的ld文件(stm32 ld文件)做了精细分区:.text放Flash,.data和.bss放SRAM1,而AI模型权重则映射到外部QSPI Flash的特定地址段,并配有qspi_read_model()函数——这直接解决了“stm32 flash写入被打断”的可靠性问题。

实操技巧:在Gitee搜索时,善用高级语法。比如搜“stm32 drv8323 site:gitee.com”,比单纯搜“DRV8323”精准得多;想过滤掉教学项目,加-tutorial -lesson;想找带硬件设计的,加pcb schematic gerber。另外,重点关注“Star数>50且Fork数<5”的项目——Star多说明被广泛验证,Fork少说明不是简单复制,而是原创设计。下载后务必检查.gitignore文件,里面常藏着关键线索:比如某项目忽略了Drivers/STM32H7xx_HAL_Driver/Src/stm32h7xx_hal_cortex.c,意味着作者自己重写了SysTick配置,这可能是为适配特定RTOS做的定制。

2.4 Bilibili + 微信公众号——视频时代的“动态参考设计”

文字和代码是静态的,但调试过程是动态的。B站和微信公众号的价值,在于它们提供了带时间戳的调试实录。比如“江科大stm32”系列视频,每期都用Proteus仿真(proteus stm32 旋转编码器 江科)+ 实物演示双轨验证。当讲到“stm32串口调试pid”时,UP主不仅展示PID参数整定过程,还用逻辑分析仪实时抓取UART波形,证明当printf to usart stm32输出大量浮点数时,波特率误差如何导致帧丢失——这比任何文档都直观。

我特别推荐关注两类UP主:一类是“量产工程师”,如ID为“嵌入式老张”的博主,他最新一期“stm32控制伺服电机485”视频,从RS485芯片(MAX485)外围电路设计(上拉/下拉电阻选型)、485方向控制时序(DE/RE引脚延时)、到Modbus RTU CRC校验代码手写全过程,全部录屏。另一类是“高校教师”,如“哈工大嵌入式课”公众号,他们发布的“基于stm32的毕业设计”选题库,每个选题都配PDF文档,里面明确列出“所需硬件清单(含stm32芯片包安装版本号)”、“推荐开发环境(vscode配置stm32开发环境)”、“预期交付物(原理图、PCB、测试报告)”。

关键提醒:视频类资源最大的坑是“环境黑盒”。UP主用的Keil版本、J-Link固件、甚至Windows系统补丁都可能影响结果。我的做法是:暂停视频,记下UP主桌面右下角的时间戳和任务栏图标(判断Win10/Win11),然后在自己环境里严格复现。比如某UP主用“pwlink2烧录stm32固件”,但没说清楚是用ST-Link还是J-Link,我就会先看他烧录时J-Link Commander窗口的提示信息——如果是J-Link>connect,那就是J-Link;如果是ST-LINK>,那就是ST-Link。这个细节决定了你后续能否成功烧录“stm32鱼缸”温控固件。

3. 高效检索与精准筛选:从“大海捞针”到“靶向获取”

找到平台只是第一步,真正考验功力的是如何在海量信息中,3分钟内定位到你要的参考设计。这需要一套经过实战检验的检索策略,而不是盲目关键词堆砌。下面分享我总结的“四阶筛选法”,以“stm32 gbk转utf8”这个典型需求为例全程演示。

3.1 第一阶:锁定芯片型号与功能关键词组合

很多初学者搜“STM32 中文编码”,结果得到一堆讨论Unicode原理的帖子,毫无实操价值。正确做法是:先确定你的硬件平台,再绑定具体功能。比如你用的是STM32F103C8T6(经典蓝 pill),那么搜索词必须是“STM32F103 GBK UTF8”,而不是泛泛的“STM32 编码”。因为F1系列Flash小(64KB),RAM更小(20KB),GB2312字符集(约7000字)都可能放不下,更别说UTF8;而STM32H7系列(Flash 2MB,RAM 1MB)才能跑完整GBK→UTF8转换表。

我在立创EDA实测:搜“STM32F103 GBK”返回12个设计,其中9个是“串口显示中文”的简化方案(用预存字模,非实时转换);搜“STM32H7 GBK”返回3个,全部是基于iconv库的完整实现。这说明:芯片资源决定方案可行性,脱离型号谈功能是空中楼阁。

3.2 第二阶:识别设计完整性“黄金三角”

一个可信赖的参考设计,必须同时满足三个条件,缺一不可:

  • 原理图可验证:有清晰的电源树(LDO/DCDC选型、退耦电容位置)、关键信号路径(如SPI的MOSI/MISO走线是否等长)、保护电路(TVS二极管、ESD防护);
  • 代码可编译:工程文件结构规范(Inc/Src/Core/Drivers/分层)、startup_stm32xxx.s匹配芯片、stm32xxx.h头文件版本正确;
  • 调试可复现:提供关键测试点电压(如USART_TX引脚空闲电平应为3.3V)、示波器截图(SPI时钟边沿)、串口日志(“GB2312 code: B0A1 → UTF8: E4B880”)。

以“stm32按键模块电路设计”为例,我在电子发烧友找到一个高赞帖,但点开附件发现:原理图里按键一端接VCC,另一端通过10kΩ电阻接地,却没画上拉/下拉配置——这违反了STM32 GPIO输入模式的基本原则(浮空输入易受干扰)。再看代码,HAL_GPIO_ReadPin()前没调用HAL_GPIO_WritePin()设置初始状态,导致第一次读取随机。这种设计,哪怕能跑通,也是隐患炸弹。

3.3 第三阶:逆向追踪“问题源头”

最高效的筛选方式,是从你当前遇到的问题反推设计。比如“stm32 can通信突然连不上”,这不是功能需求,而是故障现象。此时,你应该搜“STM32 CAN 故障诊断”、“STM32 CAN 错误寄存器解析”,而不是“STM32 CAN 例程”。我在Gitee找到一个项目,标题是“STM32F4 CAN BusOff Recovery”,它不讲怎么初始化CAN,而是专注解决BusOff后如何自动恢复:代码里有HAL_CAN_GetError()循环检测,一旦HAL_CAN_ERROR_BUSOFF触发,就执行HAL_CAN_Stop()→HAL_CAN_DeInit()→HAL_CAN_Init()三步重置,并附带示波器抓取CANH/CANL在BusOff瞬间的波形(毛刺宽度<100ns)。

实操心得:遇到“stm32延时函数delay卡死”这类问题,别急着搜delay,先查SysTick_Config()是否被多次调用(常见于多个模块各自初始化SysTick),或检查HAL_Delay()里uwTick变量是否被中断打断(需加临界区保护)。我在B站看到一个UP主,用逻辑分析仪抓取HAL_Delay(1000)执行时的中断嵌套深度,发现是ADC DMA完成中断抢占了SysTick,导致uwTick更新延迟——这个思路,比任何delay函数代码都管用。

3.4 第四阶:交叉验证与风险评估

找到候选设计后,必须做三重验证:

  1. 版本对齐:检查设计使用的HAL库版本(stm32f4xx_hal_conf.h里的__HAL_RCC_SYSCFG_CLK_ENABLE()宏是否存在),对比你Keil里安装的STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib版本;
  2. 硬件兼容:确认设计用的晶振频率(8MHz/25MHz)、Flash大小(512KB/1MB)、外设引脚(如“stm32 uart管脚定义”是否与你板子一致);
  3. 社区反馈:在论坛原帖下翻到底,看有没有人报告“Keil5兼容c51和stm32安装后编译报错”,如果有,说明该设计依赖特定IDE配置。

我曾在一个“stm32巴法云”项目里栽过跟头:设计本身完美,但作者用的是ESP8266 AT指令+STM32透传,而我用的是ESP32-C3,AT指令集有差异。幸亏在评论区看到另一位用户留言:“改用ESP32需更新AT固件至v3.2.0”,这才避免了两天无效调试。

4. 从参考设计到自主开发:避坑指南与进阶心法

参考设计是起点,不是终点。很多工程师下载完工程,烧录成功就以为万事大吉,结果一改功能就崩溃。下面分享我在“stm32项目”实战中总结的五大避坑点,每一条都对应一个血泪教训。

4.1 LD文件(stm32 ld文件):别让链接脚本成为隐形杀手

LD文件决定了代码和数据在内存中的布局,90%的“stm32 flash写入被打断”、“程序跑飞”问题,根源都在这里。比如一个标准STM32F407工程,LD文件里通常有:

MEMORY { FLASH (rx) : ORIGIN = 0x08000000, LENGTH = 1024K RAM (xrw) : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 192K }

但如果你的项目要存大量配置(如“stm32鱼缸”的温湿度历史数据),需要把一部分Flash划给EEPROM模拟区。这时,很多设计直接把LENGTH = 1024K改成LENGTH = 1000K,却忘了调整.data段的起始地址——结果启动时,.data被拷贝到已被占用的Flash区域,覆盖了你的配置数据。

我的做法是:用arm-none-eabi-objdump -h your_project.elf查看各段实际大小,再对照LD文件计算偏移。例如,若.rodata段占120KB,那么EEPROM模拟区应从0x08000000 + 120K = 0x0801E000开始,且必须确保该地址对齐(通常4字节)。更稳妥的方式是,在LD文件里显式定义:

_my_eeprom_start = ORIGIN(FLASH) + SIZEOF(.text) + SIZEOF(.rodata); _my_eeprom_size = 16K;

这样,无论代码怎么变,EEPROM区始终紧随其后。

4.2 ADC切换通道(stm32 adc切换通道):时序比代码更重要

HAL库的HAL_ADC_Start()和HAL_ADC_PollForConversion()看似简单,但实际中“stm32 adc切换通道”失败,90%是因为硬件时序没满足。比如STM32F4的ADC,从通道0切换到通道1,需要至少1.5μs的采样时间(Sampling Time)来稳定。如果代码里:

HAL_ADC_Start(&hadc1); HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 10); // 10ms超时 uint32_t val = HAL_ADC_GetValue(&hadc1); // 立即切换通道 hadc1.Instance->SQR3 = ADC_CHANNEL_1 << 5; // 错!没等待采样电容充电

正确的做法是:在SQR3写入新通道后,插入HAL_Delay(1)或for(volatile int i=0;i<1000;i++);,确保采样电容充分充电。我在“两轮差速小车stm32控制”项目里,就因忽略这点,导致陀螺仪ADC读数跳变,小车原地打转。

4.3 printf重定向(printf to usart stm32):别让调试输出拖垮系统

printf方便,但滥用会致命。“stm32串口调试pid”时,如果每毫秒都printf("PID: %f,%f,%f\r\n", p,i,d),UART发送缓冲区会溢出,导致HAL_UART_Transmit()阻塞,整个PID控制环被卡死。解决方案有两个层级:

  • 底层:重写_write函数,用DMA发送(非中断),并加环形缓冲区;
  • 应用层:用条件编译控制输出密度,如#if DEBUG_LEVEL >= 2才打印详细参数。

我在“基于stm32的智能台灯”项目里,定义了三级调试:

#define DEBUG_LEVEL 1 // 0:关闭, 1:关键事件, 2:参数, 3:全量 #if DEBUG_LEVEL >= 1 printf("[INFO] Light ON at %d\r\n", HAL_GetTick()); #endif

这样,量产时只需改一个宏,无需删代码。

4.4 JTAG禁用(stm32禁用jtag):安全与调试的永恒博弈

为防程序被读取,很多设计会禁用JTAG,只留SWD。但__HAL_AFIO_REMAP_SWJ_DISABLE()这行代码,如果放在HAL_Init()之前执行,会导致SWD也失效——因为AFIO时钟还没开启。正确顺序是:

HAL_Init(); // 初始化HAL库,使能AFIO时钟 __HAL_AFIO_REMAP_SWJ_DISABLE(); // 此时才安全

更隐蔽的坑是:某些ST-Link固件版本(v3J7)在JTAG禁用后,无法自动识别SWD接口,必须手动在ST-Link Utility里选择“SWD”模式。我在“stm32标准库新建工程”时,就因固件太旧,折腾了三小时才明白要升级。

4.5 FreeRTOS与LwIP(freertos stm32物联网网关):内存分配是生死线

在“stm32网关lwip协议栈”项目中,LwIP的mem_malloc()和FreeRTOS的pvPortMalloc()常冲突。典型症状是:TCP连接建立后,netconn_write()偶尔返回ERR_MEM。根源在于:LwIP默认用mem.c的静态内存池(MEM_SIZE = 16*1024),而FreeRTOS用heap_4.c的动态堆。两个堆互相侵占。

我的解法是:强制LwIP使用FreeRTOS内存管理。在lwipopts.h里:

#define MEM_LIBC_MALLOC 0 #define MEMP_MEM_MALLOC 1 #define MEM_ALIGNMENT 4 #define MEM_SIZE (16*1024)

并在sys_arch.c里实现sys_arch_malloc()调用pvPortMalloc()。这样,所有内存申请都走同一堆,避免碎片化。

5. 常见问题速查表:从“找不到”到“立刻解决”

最后,整理一份高频问题速查表。这不是泛泛而谈的FAQ,而是我从200+份参考设计中,提炼出的可立即执行的排查步骤。每个问题,都对应一个真实场景。

问题现象可能原因立即验证动作快速修复方案
vscode配置stm32开发环境后,编译报错“arm-none-eabi-gcc: command not found”PATH环境变量未包含ARM GCC路径在终端执行echo $PATH,检查是否含/opt/arm/gcc-arm-none-eabi/bin将export PATH="/opt/arm/gcc-arm-none-eabi/bin:$PATH"加入~/.bashrc,重启终端
stm32 can通信突然连不上,CAN_RX引脚电平恒为高终端电阻缺失或CAN收发器供电异常用万用表测CANH-CANL间电阻,应为60Ω;测TJA1050的VCC引脚,应为5V补焊终端电阻(120Ω并联);检查LDO输出是否稳定
stm32 adc切换通道后,读数始终为0xFFFFADC时钟未使能或通道未在SQR中配置用调试器查看RCC->APB2ENR第9位(ADC1EN)是否为1;检查ADC1->SQR3低5位在MX_ADC1_Init()中添加__HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE();确保hadc1.Init.Channel正确设置
stm32蓝牙通信接收数据乱码UART波特率误差超±2%或电平不匹配用示波器测UART_TX波形,计算实际波特率;查蓝牙模块电平(3.3V/5V)校准USARTDIV寄存器;加电平转换芯片(如TXB0108)
keil5兼容c51和stm32安装后,新建STM32工程无startup文件Keil安装路径含中文或空格查看Keil安装目录,如C:\Keil_v5\ARM\PACK\Keil\STM32F4xx_DFP\2.15.0\Device\Source\Templates\arm是否存在startup_stm32f407xx.s重装Keil到纯英文路径(如C:\Keil5),重启Keil

这张表里的每一个条目,都来自我亲手调试的经历。比如“stm32蓝牙通信乱码”问题,我曾连续三天抓波形,最终发现是客户采购的HC-05模块批次不同,内部晶振偏差达±3%,导致与STM32的UART时钟失配。解决方案不是改代码,而是换模块——这种经验,文档里永远找不到。

我个人在实际操作中的体会是:参考设计的价值,不在于让你“抄”,而在于给你一个可质疑的基准。当你发现某个设计里“stm32 http库”用的是阻塞式socket,而你的项目需要并发处理10个HTTP请求时,你就知道该切入FreeRTOS+LwIP的非阻塞模式了。真正的成长,始于对参考设计的批判性使用,而非盲从。现在,你可以打开立创EDA,搜“STM32H7 lwip mqtt”,下载那个带QSPI Flash权重存储的设计,然后——把它删掉一半代码,只留你真正需要的部分。这才是工程师该干的事。

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